大型磨机结构强度计算

2014-03-24

中国新技术新产品 2014年3期

关键词：衬板冲击力磨机

（北方重工矿山冶金设备分公司，辽宁沈阳 110141）

大型磨机结构强度计算

刘刚唐威

（北方重工矿山冶金设备分公司，辽宁沈阳 110141）

本文采用有限元方法对半自磨机MZS8848回转体在不同工况钢球冲击情况下进行了强度计算，为大型磨机的设计提供有效参考。

大型自磨机/半自磨机；有限元分析；钢球冲击

介质的冲击运动是影响大型自磨机、半自磨机研磨效率的最主要因素，同时介质较大的冲击力对磨机的回转体强度产生了很大的影响，因此研究钢球对回转体结构的冲击作用尤为重要。

1 MZS8848半自磨机的技术参数

MZS8848半自磨机筒体模型如下：筒体内径8.8m，有效长度4.8m，有效容积278.8m3，介质充填率30%（其中钢球18%，物料12%），工作转速10.76 r/min，最大装载量315t，主电机功率6500kW，支撑类型为静压支撑。

表1 不同冲击工况时各处的应力分布及变形结果

图1 整体有限元模型

图2 整体结构应力分布

图3 整体位移云图分布

2 有限元仿真分析

对于结构分析，有限元方法是发展最成熟、应用最多的方法。本文采用有限元分析软件ANSYS进行分析。

在建模过程中，为提高计算速度要对模型进行简化，故去掉了螺纹孔和倒角等细小且不影响计算结果的要素。MZS8848回转体（含大齿轮）的有限元模型如图1所示。

由于进行的是静强度分析，增加接触会大大增加计算时间，而本文主要讨论的是筒体的整体强度，故模型中的螺栓和焊缝连接均按连续结构处理。采用的单元为SOLID185。筒内物料和钢球采用等效密度的方法施加在筒体单元上，具体方法是修改单元。施加载荷是通过提取筒体内表面受力单元的单元节点，在节点上施加具有梯度分布的载荷。

3 分析结果

隐去大齿轮后的筒体的结构应力分布和位移分布如图2、图3所示，通过在ANSYS中的不同命令可以提取筒体、端盖、中空轴、焊缝等处的应力分布、位移分布、变形等结果。

分布及变形结果。其中，工况一表示钢球于30度位置开始脱离，对钢球施加4.2m/s的水平初速度和-11m/s的竖直初速度，总冲击力作用在有效长度上，钢球冲击力均布在一块衬板的宽度范围内。工况二表示当只考虑一个钢球与衬板的冲击力时，使冲击力分别作用在筒体连接面处的两块衬板上（a），出料筒体靠近中间法兰的一块衬板上（b），最靠近出料端盖的一块衬板上（c）。